中央撹拌シャフトを備えた円筒タンク内の PTFE 熱交換器には、どのようなカスタムヘッダー形状が必要ですか?

アジテーターの障害物

中央に撹拌機が取り付けられた円筒形のプロセス タンクには、古典的な熱交換器設計の課題があります。{0}タンク断面全体に均一に分散された浸漬ヒーター-の理想的な位置は、撹拌シャフトによって占められます。-熱交換器は、シャフトの回転、インペラへのアクセス、およびタンクの洗浄のために適切なクリアランスを確保しながら、シャフトとタンク壁の間の環状スペースに適合する必要があります。

標準的な長方形の PTFE 熱交換器グリッドは、大きな非加熱ゾーンを残したり、撹拌機と干渉したりせずにこのスペースに収まることはできません。カスタム ヘッダーの形状-円形またはセグメント-は、利用可能な環状体積に適合し、設置された熱伝達面を最大化します。

環状ヘッダーのデザイン

熱交換器は、撹拌シャフト用の中央開口部を備えた円形グリッドとして構成されています。この形状には 2 つのヘッダー配置が使用されます。放射状のチューブ接続を備えた連続した円形ヘッダー、またはフレキシブルなチューブ ループで相互接続された円弧セクションで構成されるセグメント化されたヘッダーです。

連続円形ヘッダーは、タンクの周囲、つまりタンクの床（床に設置されたグリッドの場合）またはタンクの縁から吊り下げられた（垂直方向のグリッドの場合）に配置された PTFE リングです。{0}}チューブはヘッダーの周囲でヘッダーに接続され、中央開口部に向かって半径方向内側に延びています。チューブの長さはヘッダーの半径方向の位置に応じて変化し、環状の空間を満たすパターンを作成します。

単一の連続ヘッダーの製造と設置が難しい大型タンクの場合、セグメント設計によりアニュラスが通常 4 つまたは 6 つのセクターに分割されます。{0}各セクターには独自のヘッダー アーク、管束、蒸気 / 復水接続部があります。セクターは独立して取り付けおよび取り外しができるため、タンクのマンウェイからのメンテナンスアクセスが簡素化されます。

撹拌機のクリアランス要件

熱交換器グリッドの中央開口部には、撹拌機のシャフトとインペラに適切なクリアランスを設ける必要があります。このクリアランスには 3 つの目的があります。1 つは通常動作中の回転シャフトと固定チューブ間の接触の防止、負荷時のシャフトのたわみ (大型撹拌機の場合はインペラで 5 ～ 15 mm になる可能性があります) の許容、そしてメンテナンス中にインペラを取り外すためのアクセスを提供することです。

最小クリアランスは、小型撹拌機の場合はシャフト表面から半径方向に 150mm (シャフト直径 50mm まで)、大型撹拌機の場合は 250 ～ 300mm です。クリアランスは、静的中心線からではなく、予想される最大たわみにおけるシャフト表面から測定されます。

環状部の内側境界にあるチューブの端は、間隔を維持し、個々のチューブがシャフトのクリアランス ゾーンに偏向するのを防ぐ PTFE ガイド リングによってサポートされています。

熱性能の最適化

環状の形状により、加熱面がタンクの外側領域、壁近くに集中します。これは、撹拌タンク内の熱伝達にとって実際に有益です。これは、羽根車が中心に高速ゾーンを形成し、壁近くに低速ゾーンを形成するためです。-伝熱面を低速ゾーンに配置すると、加熱されたチューブと接触する流体の滞留時間が最大化され、有効熱伝達係数が向上します。

チューブ密度 (単位面積あたりのチューブ) は、熱流束分布を最適化するために半径に応じて変化させることができます。外側半径でのチューブの密度が高くなると、局所速度の低下が補われます。内周付近の密度が低いため、高速インペラ吐出ゾーンでの過熱が防止されます。-

まとめ

中央撹拌機を備えた円筒形タンク用のカスタム PTFE 熱交換器ヘッダーは、シャフトとタンク壁の間の環状スペースに適合する円形またはセグメント構成を使用します。この設計は、シャフトの回転、たわみ、およびインペラのメンテナンスのために適切なクリアランスを提供しながら、利用可能な容積内で熱伝達面を最大化します。セグメント化されたヘッダーにより、標準の人員による設置とメンテナンスが可能になります。可変チューブ密度により、撹拌タンクの速度プロファイルに合わせて熱伝達が最適化されます。

環状 PTFE 熱交換器設計のエンジニアリング サポートは、タンクの直径と高さ、撹拌シャフトの直径とインペラの寸法、加熱負荷、および利用可能なマンウェイ サイズを提出すると利用できます。